Synthèse et caractérisation de nanocatalyseurs à base de palladium pour l'oxydation du glucose et la réduction de l'oxygène moléculaire en milieu alcalin

par Donourou Diabaté

Thèse de doctorat en Chimie théorique, physique, analytique

Le président du jury était Yobou Bokra.

Le jury était composé de Kouakou Boniface Kokoh, Albert Trokourey, Têko Wilhelmin Napporn, Edith A.K. Kwakoffi.

Les rapporteurs étaient Benjamin Yao, Paulo Olivi.


  • Résumé

    L'objet de cette étude était le développement de nanocatalyseurs pour une application dans unepile glucose/oxygène en milieu alcalin. Avec la demande de plus en plus croissante d'énergiepropre et moins chère, il paraît judicieux de s'orienter vers des dispositifs moins toxiques de pile àcombustible qui peuvent utiliser le glucose comme combustible. Ce travail de thèse s’est doncattaché à synthétiser et caractériser de nouveaux matériaux catalytiques à base de palladium(Pd/C, PdAg/C et PdNi/C) et à analyser leur activité vis-à-vis des réactions de réduction del'oxygène et de l'électrooxydation du glucose. Les nanocatalyseurs utilisés lors de ces travaux ontété synthétisés par microémulsion «water-in-oil» et sont supportés sur du carbone Vulcan XC-72R.Les caractérisations physiques montrent des nanoparticules assez uniformes et la taille moyennedes particules reste inférieure à 5 nm. La réaction de réduction de l'oxygène commence tôt à lasurface de ces catalyseurs (environ 0,92 V vs. ERH) et le nombre d'électrons échangés est prochede 4. Le couplage voltammétrie / spectroscopie IR a permis de montrer que le glucose s’oxyde àbas potentiel à la surface de ces électrodes. Le produit primaire de cette déshydrogénation est lagluconolactone qui s’hydrolyse en solution en gluconate. Le dioxyde de carbone est aussi unproduit d’oxydation. Sa présence à des potentiels élevés montre que le squelette de la moléculeinitiale du glucose subit une adsorption dissociative notamment sur Pd70Ag30.

  • Titre traduit

    Synthesis and characterization of Pd based nanocatalysts for glucose oxidation and dioxygen reduction in alkaline medium


  • Résumé

    This work concerns the development of nanocatalysts for a glucose/oxygen fuel in alkalinemedium. Therefore, carbon supported based palladium nanomaterials (Pd/C, PdAg/C and PdNi/C)were synthesized and characterized. Their electrocatalytic activity towards both the glucoseoxidation and oxygen reduction reaction (ORR) was studied. The electrode materials have beensynthesized by “water-in-oil microemulsion” and the physic-chemical characterizations providedinformation on their shape, morphology. Their average particle size remained less than 5 nm. Theoxygen reduction reaction performed with Rotation Ring Disk Electrode (RRDE) on these catalystsled to a four electrons process i.e. without hydrogen peroxide as intermediate (at ca. 0.85 V vs.RHE). Cycling voltammetry combined with Single Potential Alteration Infrared ReflectanceSpectroscopy (SPAIRS) was helpful to show that the primary product of the glucosedehydrogenation is the d-gluconolactone. The latter oxidation product undergoes hydrolysis togluconate in electrolytic solution. At high potential, the dissociative adsorption of glucose onPd70Ag30 gave carbon dioxide as another oxidation product.


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